De interstellaire ruimte – wat is dat?

Rimpelingen van het stof in de interstellaire ruimte
In deze infrarode opname van de Spitzer Space Telescope van de NASA zorgt wind afkomstig van de snel bewegende ster Zeta Ophiuchi zorgt voor rimpelingen in het stof in de interstellaire ruimte. Credit: NASA

De interstellaire ruimte, de ruimte tussen de sterren, is geen lege ruimte. Er is nog een boel te vinden waaronder waterstof (70%) en helium (28%) dat is ontstaan in de Oerknal die ons heelal in beweging zette. De overige 2% materie in de interstellaire ruimte bestaat uit zwaardere gassen en stof en bestaat uit de zwaardere elementen die in sterren worden gemaakt en die door supernovae de ruimte in zijn gespuwd. Het materiaal in de interstellaire ruimte is erg verspreid. Op sommige plekken is het dichter dan op andere plekken maar de typische dichtheid is ongeveer één atoom per kubieke centimeter. Dan nog beschouwen de meest dichte gebieden in de interstellaire ruimte als een vacuüm

Onze Zon bepaalt de condities in rond is zonnestelsel maar daarbuiten bevindt zich de interstellaire ruimte en alles wat het bevat. Astronomen noemen deze ruimte tussen de sterren het interstellaire medium.

De heliopauze en de interstellaire ruimte
Dit diagram van het zonnestelsel toont de planeten, heliopauze en de interstellaire ruimte. De getallen geven de afstand in Astronomische Eenheden weer ( 1 AE is ± 150 miljoen kilometer). Credit: NASA/JPL-Caltech

Waarom is de interstellaire ruimte belangrijk?

In het interstellaire medium worden de sterren gemaakt. Zonder het interstellaire medium geen sterren. Als er een dichte en minder dichte plekken zouden zijn die condenseren tot dikkere plekken die uiteindelijk sterren worden dan zou het heelal een koude, saaie en levenloze wolk gas zijn.

De dikkere delen van het interstellaire medium noemen we moleculaire wolken, dit zijn de kraamkamers van sterren. De eerste sterren hadden geen planeten omdat er buiten waterstof en helium geen andere stoffen voorkwamen in het heelal. Dat is gedurende de miljarden jaren dat het heelal bestaat veranderd.

Die veranderingen waren mogelijk omdat sterren in hun binnenste steeds ingewikkeldere elementen maakten. Toe de meest zware sterren oud werden en overleden explodeerden ze als supernovae waarbij die elementen vrijkwamen in de ruimte. Toen werd het ook mogelijk dat er sterren ontstonden met planeten en uiteindelijk dus ook onze planeet Aarde waar leven op voorkomt.

Gezien de inhoud van de interstellaire ruimte en het proces waarmee sterren en planeten worden geboren lijkt het zeer waarschijnlijk dat andere planeten ook levende wezens hebben.

Ons zonnestelsel in de interstellaire ruimte

De Zon is onze lokale ster. Ze heeft een doorsnede van ongeveer 1,4 miljoen kilometer. Er zijn meer dan 965.000 Aardes nodig om het volume van de Zon te vullen. Van de planeten in ons zonnestelsel behoort de Aarde overigens tot de kleinere.

Uit de bovenste lagen van de atmosfeer van de Zon komt een stroom geladen deeltjes. Deze stroom deeltjes noemen we de zonnewind. De Zon en zijn wind zorgen voor een holte die ons hele zonnestelsel omhult. Deze holte noemen we de heliosfeer. De heliosfeer is te vergelijken met een ballon met daarin de Zon en de planeten. Buiten de heliosfeer bevindt zich de interstellaire ruimte.

Neptunus is met een afstand van 30 Astronomische Eenheden de verst verwijderde planeet van de Zon (de afstand tussen de Aarde en de Zon noemen we een Astronomische Eenheid (AE)). De rand van de heliosfeer is nog vier keer verder weg, ongeveer 120 AE.

De heliosfeer beweegt door de ruimte van ons sterrenstelsel. Tijdens die beweging krijgt het deel van de heliosfeer dat naar het centrum van ons sterrenstelsel is gericht meer druk van de kant die van het centrum is afgericht. De heliosfeer wordt hierdoor uitgerekt tot een traanvorm.

Het is aannemelijk dat elke ster zijn eigen bubbel om zich heen creëert. Aan de randen van al deze miljarden “heliosferen” lekken sterren deeltjes en elektromagnetische straling de ruimte in waardoor het interstellaire medium verder wordt gevoed.

Als je een maal voorbij de binnenrand van de heliosfeer bent gereisd is er een gebied dat de “termination shock” wordt genoemd. In deze zone wordt de snelheid van de zonnewind afgeremd. Deze zone lijkt op stroomversnellingen in een grote stroomversnelling.

Eindelijk wordt het rustiger en kom je in de heliopauze. In deze zone is de interne druk van het effect van de Zon in evenwicht met de externe druk van het interstellaire medium. Van hieruit ga je heel rustig de interstellaire ruimte in.

Over het “vacuüm” van de ruimte …

Als we het over de ruimte hebben dan denken we vaak aan een vacuüm waar absoluut niets is om in te ademen. Op zeeniveau is de atmosfeer van de Aarde vrij dik. De atmosfeer strekt zich ver boven het International Space Station uit maar is na enkele honderden kilometers zo dun dat het lijkt alsof er niks meer is. Afhankelijk van welke literatuur je raadpleegt kan de atmosfeer van de Aarde uiteindelijk eindigen op ongeveer 10.800 kilometer boven het aardoppervlak.

Op Aarde op zeeniveau bevat een kubieke centimeter lucht 30.000.000.000.000.000.000 moleculen oftewel 3 * 1019. Dus in een volume dat net iets kleiner is dan een dobbelsteen bevindt zich al een onpeilbare hoeveelheid moleculen.

Op de top van de Mount Everest bevinden er zich in een kubieke centimeter nog iets meer dan 1018 moleculen en op de hoogte van het International Space Station (± 350 kilometer) zijn dit nog slechts 1 miljoen moleculen per kubieke centimeter. Dat is hetzelfde voor de ijle atmosfeer van de Maan.

Ter vergelijking: de interstellaire ruimte heeft gemiddeld slechts ongeveer 1 atoom per kubieke centimeter maar dit kan wel variëren van 100.000 tot slechts 0,01, afhankelijk of je je in een moleculaire wolk bevindt of in de ruimte tussen de wolken. Hoe dan ook, het is ongeveer zo dicht mogelijk bij een absoluut vacuüm als je kunt krijgen (de intergalactische ruimte niet meegerekend want daar is het aantal moleculen nog lager…).

Eerste publicatie: 14 oktober 2020
Bron: EarthSky